ĐỒ án nền MÓNG NGUYỄN văn NGÂN cầu ĐƯỜNG PHÁP k47

Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật ĐỒ ÁN NỀN MÓNGNGUYỄN VĂN NGÂN CẦU ĐƯỜNG PHÁP K47 PHẦN I BÁO CÁO KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Cấu trúc địa chất khu vực xây dựng Mô tả sơ cấu tạo địa chất khu vực: Tại lỗ khoan BH1, khoan xuống cao độ - 34m, gặp lớp đất sau:  Lớp 1: Lớp lớp bùn sét, có màu xám, xám đen, lẫn hữu Chiều dày lớp xác định BH1 5.30 m, cao độ mặt lớp 0.00m, cao độ đáy -5.30 m Lớp đất có độ ẩm W = 59.1%, độ bão hòa S r = 98.4% Lớp đất trạng thái chảy, có độ sệt IL = 1.14  Lớp 2: Lớp lớp sét màu xám vàng, trạng thái dẻo cứng, phân bố lớp Chiều dày lớp 15.40m, cao độ mặt lớp -5.30m, cao độ đáy -20.70m Lớp đất có độ ẩm W = 29.7%, độ bão hòa Sr = 98.8% Lớp đất trạng thái chảy, có độ sệt IL = 0.33  Lớp 3: Lớp thứ gặp BH1 lớp sét, màu xám vàng, xám xanh, nâu đỏ loang lổ, trạng thái nửa cứng, phân bố lớp Chiều dày lớp 13.3 m, cao độ mặt lớp -20.7 m, cao độ đáy lớp -34.00 Lớp đất có độ ẩm W = 21.5%, độ bão hòa Sr = 97.2% Lớp đất trạng thái chảy, có độ sệt IL = 0.14 Nhận xét kiến nghị Theo tài liệu khảo sát địa chất công trình, phạm vi nghiên cứu qui mô công trình dự kiến xây dựng, em xin có số nhận xét kiến nghị sau: • Nhận xét: + Điều kiện địa chất công trình phạm vi khảo sát nhìn chung phức tạp, có nhiều lớp đất phân bố thay đổi phức tạp + Lớp đất số lớp đất yếu số xuyên tiêu chuẩn sức chịu tải nhỏ, lớp 2, có trị số SPT sức chịu tải cao (Lớp 2: IL = 0.33; SPT > 15; Lớp 3: IL = 0.14, SPT cao) + Lớp đất số dễ bị lún sụt xây dựng trụ cầu • Kiến nghị + Với đặc điểm địa chất công trình đây, nên sử dụng giải pháp móng cọc ma sát BTCT cho công trình cầu lấy lớp đất số làm tầng tựa cọc + Nên cọc ngập sâu vào lớp đất số để tận dụng khả chịu ma sát cọc Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật PHẦN II THIẾT KẾ KĨ THUẬT Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Lựa chọn kích thước công trình bố trí cọc móng 1.1 Lựa chọn kích thước cao độ bệ móng, mũi cọc 1.1.1 Cao độ đỉnh trụ (CĐĐT) Vị trí xây dựng trụ cầu xa bờ phải đảm bảo thông thuyền thay đổi mực nước MNCN MNTN tương đối cao Xét điều kiện mỹ quan sông, ta chọn giá trị cao độ sau: MNCN + 1m  Cao độ đỉnh trụ CĐĐT chọn sau: max   − 0.3m MNTT + H tt  Trong đó: + MNCN: Mực nước cao nhất, MNCN = 4.5 m + MNTT: Mực nước thông thuyền + H tt : Chiều cao thông thuyền, Ở theo số liệu cho sông không thông thuyền Ta có :  CĐĐT = 4.5 + – 0.3 = 5.2 m Vậy: CĐĐT = + 5.2 m 1.1.2 Cao độ đỉnh bệ (CĐĐB) CĐĐB ≤ MNTN - 0.5 m MNTN = 2.00 m  CĐĐB ≤ - 0.5 = 1.5 m Vậy Chọn cao độ đỉnh bệ là: CĐĐB = + 1m 1.1.3 Cao độ đáy bệ Cao độ đáy bệ = CĐĐB - Hb Trong đó: Hb: Chiều dày bệ móng (Hb =1.5m ÷ 2m ) Chọn Hb = m  Cao độ đáy bệ = 1.0 - 2.0 = - 1.0 m Vậy chọn thông số thiết kế sau: Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Hinh chieu Ngang tru cau Hinh chieu doc tru cau 800 60 80 60 80 +4.50(MNCN) 25 120 25 520 25 150 +2.00(MNTN) 450 200 +1.00(C§§B) a=? a=? 0.00 200 150 25 170 +5.20(C§§T) -1.00(C§§AB) Hình 2: Tổng hợp thông số thiết kế Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 5.2 m Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = + 1.0 m Cao độ đáy bệ là: CĐĐAB = - 1.0 m Bề dầy bệ móng: Hb = m Chiều dày mũ trụ: CDMT = 0.8+0.6 = 1.4m 1.1.4 Chọn kích thước cao độ mũi cọc  Chọn cọc bê tông cốt thép đúc sẵn, cọc có kích thước 0.45x0.45m; đóng vào lớp số lớp sét trạng thái nửa cứng Ngoài mũi cọc đặt vào lớp đất chịu lực tối thiểu 5d Vậy, chọn cao độ mũi cọc - 24.00m Như cọc đóng vào lớp đất có chiều sâu 3.3m  Chiều dài cọc (Lc) xác định sau: Lc = CĐĐB - Hb - CĐMC Lc = 1.0 - 2.0 - (- 24.00) = 23.00 m Trong đó: CĐĐB = 1.0 m: Cao độ đỉnh bệ Hb = 2.0 m: Chiều dày bệ móng CĐMC = - 24.0 m: Cao độ mũi cọc  Kiểm tra: Lc 23 = = 51.11 ≤ 70 d 0.45 => Thoả mãn yêu cầu độ mảnh  Tổng chiều dài đúc cọc là: L cd = Lc + 1m = 23 + 1m = 24 m Cọc tổ hợp từ đốt cọc với tổng chiều dài đúc cọc là: 24 m = 3x8m Như hai đốt thân Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật cọc chiều dài 8m đốt mũi có chiều dài 8m Các đốt cọc nối với hàn trình thi công đóng cọc Lập tổ hợp tải trọng tác đỉnh bệ với MNTN 2.1 Tính toán thể tích trụ 2.1.1 Tính chiều cao thân trụ Chiều cao thân trụ Htr: Htr = CĐĐT - CĐĐB - CDMT Htr = 5.2 – 1.0 - 1.4 = 2.8 m Trong đó: Cao độ đỉnh trụ: CĐĐT = + 5.2 m Cao độ đỉnh bệ: CĐĐB = + 1.0 m Chiều dày mũ trụ: CDMT = 0.8 + 0.6 = 1.4m 2.1.2 Thể tích toàn phần (không kể bệ cọc) NGANG CÇU DäC CÇU No Mo Ho 170 80 V1 800 60 V2 150 120 25 25 25 150 V3 230 25 450 Hình 3: Phân chia tính thể tích trụ Thể tích trụ toàn phần Vtr: Vtr = V1 + V2 + V3 = = (8 + 4.5 + 0.25 × 2) π × 2 × × + × × + ( + (4.5 − 1.2) × 1.2) × 2.8 = 10.88 + 6.63 + 14.25 = 31.76 m3 Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật 2.1.2 Thể tích phần trụ ngập nước (không kể bệ cọc) Thể tích trụ toàn phần Vtn : Vtn = Str x (MNTN - CĐĐB) =( Trong đó: π × 2 + (4.5 − 1.2) × 1.2) × ( − 1.0) = 5.09m3 MNTN = +2.0 m: Mực nước thấp CĐĐB = +1.0 m: Cao độ đỉnh bệ Str: Diện tích mặt cắt ngang thân trụ, m2 2.2 Lập tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN Tiến hành Tính tải trọng: thẳng đứng lực ngang mômen mặt cắt đỉnh bệ ứng với mặt cắt tự nhiên Đề cho ta Tải trọng TTGHSD ta phải tiếp tục tính TTGHCĐ Bảng 1: Tổ hợp tải trọng thiết kế với MNTN Tải trọng Đơn vị TTSD N ot - Tĩnh tải thẳng đứng kN 4500 N oh - Hoạt tải thẳng đứng kN 2800 H h - Hoạt tải nằm ngang kN 110 M o - Hoạt tải mômen kN.m 500 Hệ số tải trọng: Hoạt tải: n = 1.75 Tĩnh tải: n = 1.25 γbt = 24,50 (kN/m3): Trọng lượng riêng bê tông γn= 9,81 (kN/m3): Trọng lượng riêng nước 2.2.1 Tổ hợp tải trọng theo phương dọc TTSD  Tải trọng thẳng đứng tiêu chuẩn dọc cầu: Ntt N tc = N ho + ( N to + γ bt × Vtr ) − γ n × Vtn N tc = 2800 + (4500 + 24.50 x 31.76) – 9.81 x 5.09 = 8028.19 kN Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật  Tải trọng ngang tiêu chuẩn dọc cầu: Htc = Ho = 110 kN  Mômen tiêu chuẩn dọc cầu: M tc = M o + H ho × (CĐĐT – CĐĐB) M tc = 500 + 110 × (5.2 − 1.0) =962 kN.m 2.2.2 Tổ hợp tải trọng theo phương dọc cầu TTGHCĐ  Tải trọng thẳng đứng tính toán dọc cầu N tt = 1.75 × N ho + 1.25 × ( N to + γ bt × Vtr ) − γ n × Vtn N tt = 1.75 × 2800 + 1.25 × (4500 + 24.50 × 31.76) − 9.81 × 5.09 N tt = 11447.72 kN  Tải trọng ngang tính toán dọc cầu: Htt = 1.75x H h = 1.75x110 =192.5 kN o  Mômen tính toán dọc cầu: M tt = 1.75 × M o + 1.75 × H ho × (CĐĐT – CĐĐB) M tt = 1.75 × 500 + 1.75 × 110 × (5.2 − 1.0) =1683.5 kN.m Bảng 2: Tổng hợp tải trọng tác dụng theo phương dọc cầu với MNTN Tải trọng Đơn vị TTGHSD TTGHCĐ Tải trọng thẳng đứng kN 8028.19 11447.72 Tải trọng ngang kN 110 192.5 kN.m 962 1683.5 Mômen Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Xác định sức kháng nén dọc trục cọc đơn 3.1 Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu Chọn vật liệu + Cọc bê tông cốt thép + Tiết diện cọc hình vuông: 0.45m x 0.45m + Bê tông có fc' = 28MPa + Thép ASTM A615, có fy = 420 MPa 450 50 2@175=350 50  Bố trí cốt thép cọc + Cốt chủ : Chọn 8#22, bố trí xuyên suốt chiều dài cọc + Cốt đai : Chọn thép ∅ 50 2@175=350 50 450 Hình Mặt cắt ngang cọc BTCT  Sức kháng nén dọc trục theo vật liệu PR Dùng cốt đai thường, ta có: PR = ϕxPn = ϕx 0.8x{0.85x fc' x(Ag – Ast) + fyxAst} Trong đó: ϕ : Hệ số sức kháng bê tông, ϕ = 0.75 fc' : Cường độ nén quy định bê tông tuổi 28 ngày (MPa) fy : Giới hạn chảy tối thiểu quy định cốt thép (MPa) Ag : Diện tích mặt cắt nguyên cọc, Ag = 450x450 = 202500mm2 Ast: Diện tích cốt thép, Ast = 8x387=3096mm2 Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Vậy: PR = 0.75x0.8x{0.85x28x(2025000– 3096) + 420x3096} = 3925422.78 N ≈ 3925.23KN 3.2 Sức kháng nén dọc trục theo đất QR Sức kháng nén dọc trục theo đất xác định sau: QR = ϕ qp Q p + ϕ qs Q s Với: Q s = q s A s ; Q p = q p A p Trong đó: Qp: Sức kháng mũi cọc (MPa) qp: Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa) Qs: Sức kháng thân cọc (MPa) qs: Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa) Ap: Diện tích mũi cọc ( mm2 ) As: Diện tích bề mặt thân cọc ( mm2 ) ϕ qp : Hệ số sức kháng sức kháng mũi cọc ϕ qs : Hệ số sức kháng sức kháng thân cọc ϕqs = 0.7λ v đất sét với λ v = 0.8 ta có: ϕqs = 0.56 ϕ q = 0.7λ v đất sét với λ v = 0.8 ta có: ϕ q = 0.56 3.2.1 Sức kháng thân cọc Qs Do thân cọc ngàm lớp đất, lớp đất sét nên ta tính Q s phương theo phương pháp α  Theo phương pháp α: Sức kháng đơn vị thân cọc qs sau: q s = αS u Trong đó: Su: Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (Mpa), Su = Cuu α : Hệ số kết dính phụ thuộc vào Su tỷ số Db/D hệ số dính tra bảng theo tiêu chuẩn thiết kế cầu 22TCN 272-05 Hình 10.7.3.3.2a-1 Ở Db chiều sâu cọc lớp đất chịu lực, D: đường kính cọc Đồng thời ta tham khảo công thức xác định α API sau : - Nếu Su ≤ 25 Kpa ⇒ α = 1.0  S − 25KPa  - Nếu 25 Kpa < Su < 75 Kpa ⇒ α = − 0.5 u   50KPa  - Nếu Su ≥ 75 Kpa ⇒ α = 0.5  Lớp 1: Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 10 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Kiểm toán móng theo TTGHSD 6.1 Xác định độ lún ổn định 6.1.1 Xác định ứng suất có hiệu trọng lượng thân lớp đất theo chiều sâu, tính đến trọng tâm lớp đất tính lún Với mục đích tính toán độ lún nhóm cọc, tải trọng giả định tác động lên móng tương đương đặt 2/3 độ sâu chôn cọc vào lớp đất chịu lực (2D b/3) Tải trọng phân bố theo đường 2:1 theo móng tương đương hình vẽ Hình Mô hình quy đổi sang móng tương đương Db tính từ lớp đất chịu lực, theo tài liệu khảo sát địa chất lớp lớp xấu, có lớp 2, lớp tốt, lớp chịu lực Độ sâu lớp (lớp chị lực) (tức từ lớp tốt) là: -5,3 m Như Db= - 5,3 – (-24) = 18,7 m ⇒ 2Db/3 = 12.47 m Như móng tương đương nằm lớp 2, cách đáy lớp là: (15.40 - 12.47) = 2.93 m Lớp đất tính lún bên móng tương đương, có chiều dày hình vẽ Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 21 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Hình 10 Phân chia lớp tính lún Ứng suất có hiệu trọng lượng thân lớp đất theo chiều sâu xác định sau: σ'o = σ z − σ u Trong : σ z : Ứng suất tổng σ u : Áp lực nước lỗ rỗng ứng với MNTN = m hw : độ sâu so với MNTN hw= Zi + Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 22 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Bảng 5: Ứng suất có hiệu điểm trọng lượng thân Điểm Trọng lượng thể tích γi A B C D E E1 E2 E3 E4 E5 E6 F E7 E8 E9 E10 E11 E12 E13 E14 16.3 16.3 18.8 18.8 18.8 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 Độ sâu Zi (m) ∆Z i = Zi+1-Zi (m) 0 5.30 5.30 17.77 12.47 19.235 1.465 20.7 1.465 21,7 22,7 23,7 24,7 25,7 26,7 27,35 0,65 27,7 0,35 28,7 29,7 30,7 31,7 32,7 33,7 34,7 Ứng suất (KN/m2) Áp lực Ứng suất tổng nước lỗ rỗng Ứng suất có hiệu ' ∆σ z σz 86,39 234,44 27,542 27,542 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 12,55 6,76 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 19,3 19,62 106,01 340,45 367,99 395,53 414,83 434,13 453,43 472,73 492,03 511,33 523,88 530,63 549,93 569,23 588,53 607,83 627,13 646,43 665,73 σo σ u = γ n hw = γ n ( Z i + 2) = σ − σ z u 19,62 71,613 193,944 208,315 222,687 232,497 242,307 252,117 261,927 271,737 281,547 287,9235 291,357 301,167 310,977 320,787 330,597 340,407 350,217 360,027 34,397 146,502 159,673 172,843 182,333 191,823 201,313 210,803 220,293 229,783 235,952 239,273 248,763 258,253 267,743 277,233 286,723 296,213 305,703 Vậy, ứng suất có hiệu lớp đất tính lún là: Lớp đất thứ 1: σ 'o1 = 159,673 kN/m2 Lớp đất thứ 2: σ 'o = 235,952 kN/m2 6.1.2 Xác định ứng suất gia tăng tải trọng trạng thái giới hạn sử dụng gây Độ tăng ứng suất có hiệu lớp đất tải trọng trạng thái sử dụng gây xác định theo công thức sau : Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 23 Thiết kế môn học Nền Móng ∆σ ' = Bộ môn Địa – kỹ thuật V F F = Atđ Btđ = ( B g + 2.z i tgα ).( Lg + 2.z i tgα ) Ta có : tgα = ' => ∆σ = V (B g + z i )(L g + z i ) Hình 11 Minh họa quy đổi vùng diện tích điểm tính ứng suất có hiệu Trong : ∆σ ' : Độ tăng ứng suất có hiệu lớp đất tải trọng gây V: Tải trọng thẳng đứng theo trạng thái giới hạn sử dụng, V = 9136.40KN Bg: Chiều rộng mặt nhóm cọc (=X) Lg: Chiều dài mặt nhóm cọc (=Y) Zi : Khoảng cách từ vị trí 2Db/3 đến trọng tâm lớp đất cần tính lún Ta có bảng tính ∆σ ' sau : Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 24 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Bảng 6: Ứng suất có hiệu điểm tải trọng TTGHSD Điểm tính lún C D E E1 E2 E3 E4 E5 E6 F E7 E8 E9 E10 E11 E12 E13 E14 Bg (m) Lg (m) 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 4.05 7.65 7.65 7.65 7.65 7.65 7.65 7.65 7.65 7.65 7.65 7.65 7.65 7.65 7.65 7.65 7.65 7.65 7.65 Zi (m) (Móng tương đương) 0,00 1,47 2,93 3,93 4,93 5,93 6,93 7,93 8,93 9,58 9,93 10,93 11,93 12,93 13,93 14,93 15,93 16,93 ' Tỉ lệ: ∆σ (kN/m ) ∆ σ '/ σ ' 294,89 181,57 123,62 98,80 80,82 67,37 57,04 48,93 42,43 38,89 37,16 32,81 29,19 26,14 23,54 21,31 19,39 17,71 ∞ 5,28 0,84 0,62 0,47 0,37 0,30 0,24 0,20 0,18 0,16 0,14 0,12 0,11 0,09 0,08 0,07 0,06 6.1.3 Chiều sâu tính lún ( Hc ) Quy định: Chiều sâu Hc tầng đất chịu nén tính từ đáy móng đến độ sâu mà ứng suất phụ thêm ∆σ ' 0.1 ứng suất trọng lượng thân đất ∆ σ ' ≤ 0,1.σ ' Qua bảng ta thấy Hc = Zi (E11) = 13.93 m 6.1.4 Xác định độ lún ổn định - Xác định OCR hay tỉ lệ: σ P '/ σ ' Ở đó: σ P ' : Áp lực tiền cố kết ( lấy từ thí nghiệm nén cố kết ) (kN/m2) Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 25 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật σ ' : Ứng suất có hiệu lớp đất trọng lượng thân đất gây (kN/m2) Bảng 7: Tính toán tỷ số cố kết OCR σP' σ 0' OCR= σ P '/ σ ' Giữa lớp tính lún thứ 1(D) 227.0 159.673 1.42 Giữa lớp tính lún thứ 2(F) 356.0 235.952 1.51 Lớp đất tính lún Vì OCR lớp tính lún lớn 1, nên ta sử dụng công thức tính lún trường hợp đất cố kết ban đầu:  Hc   σp' σ f '  Sci =  C log + C log   ÷  ( + e0 )    cr σ ' c σ p ' ÷  Trong đó: Sci: Độ lún cố kết Hc: Chiều cao lớp đất chịu nén Hc = 13.93 m e0: Tỉ số rỗng ứng suất thẳng đứng hữu hiệu ban đầu Lớp đất tính lún thứ (Lớp 2): e0=0.903 Lớp đất tính lún thứ (Lớp 3): e0 =0.698 σ f : Ứng suất hữu hiệu thẳng đứng cuối điểm lớp đất xét ' ∆σ ' : Ứng suất có hiệu tăng thêm lớp đất tải trọng gây ' σ f = σ' + ∆σ' Giữa lớp tính lún thứ 1: σ f ' = 159.673 + 181.57 = 341.243 Giữa lớp tính lún thứ 2: σ f ' = 235.952 + 38.89 = 274.842 Cc: Chỉ số nén ép xác định từ thí nghiệm Lớp tính lún thứ 1: Cc=0.31 Lớp tính lún thứ 2: Cc=0.22 Ccr: Chỉ số nén ép lại (chỉ số nở), xác định từ thí nghiệm Lớp tính lún thứ 1: Cr=0.043 Lớp tính lún thứ 2: Cr=0.028 Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 26 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Hình 12: Đường cong nén cố kết điển hình đất cố kết-Quan hệ biến dạng thẳng đứng với ứng suất thẳng đứng hữu hiệu EPRI (1983)  Lớp đất thứ 1:  13,93    227 341, 243   Sc1 =  + 0,31.log    0,043.log  = 0.4331 159,673 227 ÷   ( + 0,903)     Lớp đất thứ 2:  13,93    356 274,842   Sc =  + 0, 22.log    0,028.log  = − 0.1480 235,952 356 ÷   ( + 0,903)    Sc2 < nên ta tính theo công thức sau:  Hc   σ f '  Sci =     Cc log ÷ σ '    ( + e0 )     13.93    274,842   S = => ci     0, 22.log  = 0.1067 235,952 ÷  ( + 0.903)    Vậy độ lún móng : Sc = 0.4331 + 0.1067 = 0.5398 m = 53.98 cm Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 27 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật 6.2 Kiểm toán chuyển vị ngang đỉnh cọc Cách 1: Kết từ cách tính theo móng cọc bệ cao: • Theo phương ngang cầu: ∆ ngang= 0.00 mm ≤ 38mm • Theo phương dọc cầu: ∆ dọc = 0.005 m = mm ≤ 38mm Cách 2: Sử dụng phần mền tính toán móng FB-PIER ta tính chuyển vị theo phương dọc cầu (X), phương ngang cầu (Y), phương thẳng đứng (Z) vị trí đầu cọc sau : ********************************************** ***** Final Maximums for all load cases ***** ********************************************** Result Type *** Maximum pile head Max displacement in Max displacement in Max displacement in Value displacements *** axial 0.1876E-02 x 0.3876E-05 y 0.2301E-02 Load M M M 1 Comb Pile 0 Chuyển vị ngang lớn đỉnh cọc là: • Theo phương ngang cầu: • Theo phương dọc cầu: ∆ x= 0.3876 10-5 m = 0.39.10-2 mm ≤ 38mm ∆ x = 0.2301 10-2 m = 2.301 mm ≤ 38mm Vậy đảm bảo yêu cầu chuyển vị ngang Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 28 15 25 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật cường độ cốt thép cho cọc bệ cọc 7.1 Tính bố trí cốt thép dọc cho cọc Tổng chiều dài cọc dùng để tính toán bố trí cốt thép chiều dài đúc cọc : L = 24 (m) Được chia thành đốt, đốt có chiều dài L d = m Ta tính toán bố trí cho đốt cọc 7.1.1 Tính mô men theo sơ đồ cẩu cọc treo cọc Mô men lớn dùng để bố trí cốt thép Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2)) Trong đó: Mmax(1): Mômen cọc theo sơ đồ cẩu cọc Mmax(2): Mômen cọc theo sơ đồ treo cọc  Tính mômen cho đốt cọc có chiều dài Ld = m  Tính mô men lớn cọc theo sơ đồ cẩu cọc Các móc cẩu đặt cách đầu cọc đoạn : 0.2L d = 0.2x8 = 1,6 m Trọng lượng thân cọc xem tải trọng phân bố chiều dài đoạn cọc q1 = gbt.A = 24,5 x 0,452 = 4,96 (kN/m) Dưới tác dụng trọng lượng thân ta có biểu đồ mô men sau : 4,8 1,6 6.35 1,6 6.35 7.94 Hình 13 Tính toán cọc theo sơ đồ cẩu cọc Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 29 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn : Mmax(1)= 7.94 kN.m  Tính mô men lớn cọc theo sơ đồ treo cọc: Móc đặt cách đầu cọc đoạn: 0.294Ld = 0.294 x 10 = 2.94(m) Dưới tác dụng trọng lượng thân ta có biểu đồ mô men sau : 2.352 5.648 13.72 12.92 Hình 14 Tính toán cọc theo sơ đồ treo cọc Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn : Mmax(2)= 13.72 KN.m Vậy mô men lớn dùng để bố trí cốt thép : Mtt = max(Mmax(1) ; Mmax(2) ) = max(7.94; 13.72) = 13.72 kN.m 7.1.2 Tính bố trí cốt thép dọc cho cọc Ta chọn cốt thép dọc chủ chịu lực thép ASTM A615M Gồm Φ 22 có fy = 420 MPa bố trí mặt cắt ngang cọc hình vẽ : Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 30 450 Bộ môn Địa – kỹ thuật 50 2@175=350 50 Thiết kế môn học Nền Móng 50 2@175=350 50 450 Hình 15 Bố trí cốt thép dọc cho cọc Ta tính duyệt lại mặt cắt bất lợi trường hợp bất lợi mặt cắt có mô men lớn trường hợp treo cọc: +) Cọc có chiều dài Ld= m Mtt = 13.72 KN.m • Kiểm tra bê tông có bị nứt hay không trình cẩu treo cọc +) Cường độ chịu kéo uốn bê tông : fr = 0.63 × f ' c = 0.63 × 28 = 3.334( MPa ) ⇒ 0.8.fr = 0.8x3.334 = 2.667 (MPa) Ứng suất kéo thớ mặt cắt nguyên : +) Cọc có chiều dài Ld= m: M d 6.M f ct = tt × = tt = 0.903 (Mpa) Ig d Vậy: fct < 0.8fr Cọc không bị nứt cẩu treo cọc • Tính duyệt khả chịu lực Nhận xét : Do cốt thép bố trí đối xứng, mặt khác ta biết bê tông có cường độ chịu kéo nhỏ nhiều so với cường độ chịu nén trục trung hòa lệch phía trục đối xứng ' + Giả thiết tất cốt thép chảy dẻo ⇒ fs = fs = fy Phương trình cân nội lực theo phương trục dầm : A s1fy + A s fy = 0.85a.d.fc' + A 's fy Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 31 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Trong : As1và As2 : Diện tích cốt thép chịu kéo (mm2) A 's : Diện tích cốt thép chịu nén (mm2) A s1 = A 's = 3x387 = 1161 (mm ) A s2 = x387 = 774 ( mm ) fc' : Cường độ chịu nén bê tông (Mpa), fc' = 30 (Mpa) fy : Cường độ chảy côt thép, fy = 420 (Mpa) a : Chiều cao vùng nén tương đương d : Đường kính cọc, d = 450 (mm) E : Mô đun đàn hồi cốt thép, E = 2x10 ( Mpa ) Chiều cao vùng nén tương đương xác định theo công thức : a= A s1fy + A s fy − A 's fy 0.85.d.fc' = (1161 + 774 − 1161)x 420 = 30.35mm 0.85x 450 x28 Do f’c =28 MPa ⇒ b1 = 0,85 ⇒ Vị trí trục trung hòa xác định : c= a 30.35 = = 35.71mm β 0.85 + Kiểm tra chảy dẻo cốt thép chịu kéo chịu nén theo điều kiện : ε 's = 0.003 c − d 's c ≥ ε 'y = fy' Es ε s1 = 0.003 fy d s1 − c ≥ εy = c Es ε s2 = 0.003 fy d s2 − c ≥ εy = c Es Trong : ds1 ds2 : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu kéo đến thớ bê tông chịu nén d 's : Khoảng cách từ trọng tâm cốt thép chịu nén đến thớ bê tông chịu nén Ta có : Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 32 Thiết kế môn học Nền Móng ε 'y = ε y = fy Es ε 's = 0.003 = Bộ môn Địa – kỹ thuật 420 = 2.1x10 −3 2x10 35.71 − 50 = 1.2x10 −3 35.71 (400 − 35.71) ε s1 = 0.003 = 0.03 35.71 (225 − 35.71) ε s2 = 0.003 = 0.016 35.71 Vậy tất cốt thép chảy ⇒ Giả thiết + Mô men kháng uốn danh định : a  M n = 0.85a.d.fc'  d s1 −  − A s2 fy ( d s1 − d s ) + A 's fy d s1 − d 's 2  30.35   M n = 0.85x30.35x 450 x 28 400 −  − 774 x 420( 400 − 225 ) + 1161 x 420( 400 − 50 )   = 238.86x106 N.mm = 238.86 KN.m ( ) + Mô men kháng uốn tính toán : Mr = jf.Mn = 0.9x238.86 =214.98 (kN.m) > Mtt = 13.72 (kN.m) ⇒ Đạt • Kiểm tra hàm lượng cốt thép tối đa hàm lượng cốt thép tối thiểu c 35.71 = = 0.158 < 0.42 => Đạt ds2 225 As 8x387 = = 0.017 bxd ( 450 − 50)450 f' 28 ρ = 0,03 × c = 0.03 × = 0.002 fy 420 ρ= => ρ > ρ => Đạt Kết luận: Cốt thép chọn bố trí đảm bảo khả chịu lực 7.2 Bố trí cốt thép đai cho cọc Do cọc chủ yếu chịu nén, chịu cắt nhỏ nên không cần duyệt cường độ cốt thép đai Vì cốt thép đai bố trí theo yêu cầu cấu tạo + Đầu cọc ta bố trí với bước cốt đai 50 mm chiều dài là: 750 mm + Tiếp theo ta bố trí với bước cốt thép đai 100 mm chiều dài là: 1100mm Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 33 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật + Đoạn lại đoạn cọc (phần đoạn cọc) bố trí với bước cốt đai : 150 mm 7.3 Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc Cốt thép mũi cọc có đường kính Φ 40, với chiều dài 100 mm Đoạn nhô khỏi mũi cọc 50 mm 7.4 Lưới cốt thép đầu cọc Ở đầu cọc bố trí số lưới cốt thép đầu cọc có đường kính Φ mm ,với mắt lưới a = 50 × 50mm Lưới bố trí nhằm đảm bảo cho bê tông cọc không bị phá hoại chịu ứng suất cục trình đóng cọc 7.5 Vành đai thép đầu cọc Đầu cọc bọc vành đai thép thép có chiều dày δ =10mm nhằm mục đích bảo vệ bê tông đầu cọc không bị hỏng đóng cọc có tác dụng để hàn nối đốt cọc thi công với 7.6 Cốt thép móc cẩu Cốt thép móc cẩu chọn có đường kính Φ 22 Do cốt thép bố trí cọc thừa ta sử dụng cốt thép móc cẩu làm móc treo ta không cần phải làm móc thứ tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công để cọc bãi Khoảng cách từ đầu đoạn cọc đến móc neo a = 1.6 m = 1600 mm Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 34 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Tính mối nối thi công cọc Ta sử dụng mối nối hàn để nối đoạn cọc lại với Mối nối phải đảm bảo cường độ mối nối tương đương lớn cường độ cọc tiết diện có mối nối Để nối đốt cọc lại với ta sử dụng thép góc L-100 × 100 × 12 táp vào góc cọc sử dụng đường hàn để liên kết hai đầu cọc (đối với cọc đặc, vuông ta thường sử dụng mối nối hàn; cọc tròn, ống ta thường sử dụng mối nối bu lông) Ngoài để tăng thêm an toàn cho mối nối ta sử dụng thêm thép 500x100x10mm táp vào khoảng hai thép góc để tăng chiều dài hàn nối Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 35 [...]... 547.5 KN, vậy lấy giá trị lớn hơn là Nmax = 547.5 KN để kiểm toán Hình 7 Biểu đồ nội lực cọc trong Fb-pier 5.1.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 17 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Công thức kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn: Nmax + ∆N ≤ Ptt Trong đó: Ptt: Sức kháng tính toán chịu nén của cọc đơn Nmax: Nội lực tác dụng lớn nhất lên một... độ lún của móng là : Sc = 0.4331 + 0.1067 = 0.5398 m = 53.98 cm Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 27 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật 6.2 Kiểm toán chuyển vị ngang của đỉnh cọc Cách 1: Kết quả từ cách tính theo móng cọc bệ cao: • Theo phương ngang cầu: ∆ ngang= 0.00 mm ≤ 38mm • Theo phương dọc cầu: ∆ dọc = 0.005 m = 5 mm ≤ 38mm Cách 2: Sử dụng phần mền tính toán nền móng FB-PIER... kN 110 192.5 Mômen kN.m 1182 2068.5 Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 15 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật 5 Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ I 5.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn 5.1.1 Tính nội lực tác dụng lên đầu cọc Cách 1: Tính theo móng cọc bệ cao Lập bảng Excel để tính nội lực tác dụng lên đầu cọc, chú ý ở đây tải trọng dọc cầu, kết quả như sau: Bảng tính nội... lần đường kính Mà khoảng cách tim đến tim bằng nội suy h : Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 1200 = 2.67 lần đường kính cọc do đó ta 450 18 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật 1.2 − 2.5d (1 − 0.65) = 0.65 + 1.2 − 2.5 × 0.45 (1 − 0.65) = 0.653 6d − 2.5d 6 × 0.45 − 2.5 × 0.45  Xác định Qg1 Như đã xác định ở trên, sức kháng thân cọc danh định: Qs = 1106723.88 N = 1106.72 kN Sức kháng... theo phương dọc cầu là 1200 mm + Số hàng cọc theo phương ngang cầu là 4 Khoảng cách tim các hàng cọc theo phương ngang cầu là 1200 mm + Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép bệ theo cả hai phương dọc cầu và ngang cầu là 500 mm Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 13 Bộ môn Địa – kỹ thuật 3@120=360 50 460 50 Thiết kế môn học Nền và Móng 5@120=600 50 50 720 Hình 5 Mặt bằng cọc 4.2.2 Tính thể tích... là: • Theo phương ngang cầu: • Theo phương dọc cầu: ∆ x= 0.3876 10-5 m = 0.39.10-2 mm ≤ 38mm ∆ x = 0.2301 10-2 m = 2.301 mm ≤ 38mm Vậy đảm bảo yêu cầu về chuyển vị ngang Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 28 15 8 25 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật 7 cường độ cốt thép cho cọc và bệ cọc 7.1 Tính và bố trí cốt thép dọc cho cọc Tổng chiều dài cọc dùng để tính toán và bố trí cốt thép... 4,96 (kN/m) Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân ta có biểu đồ mô men như sau : 4,8 1,6 6.35 1,6 6.35 7.94 Hình 13 Tính toán cọc theo sơ đồ cẩu cọc Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 29 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Ta có mặt cắt có giá trị mô men lớn nhất là : Mmax(1)= 7.94 kN.m  Tính mô men lớn nhất trong cọc theo sơ đồ treo cọc: Móc được đặt cách đầu cọc một đoạn: 0.294Ld =... 27933645 N = 27933.645 kN Vậy, Qg= min{Qg1; Qg2} = min {21864.74; 27933.645} kN = 21864.74 kN Sức kháng dọc trục của nhóm cọc: QR = ϕ g Qg = 0.65 × 21864.74 = 14212.08kN => QR =14212.08 > VC = 13018 (kN) => Đạt Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 20 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật 6 Kiểm toán móng theo TTGHSD 6.1 Xác định độ lún ổn định 6.1.1 Xác định ứng suất có hiệu do trọng lượng bản... Cc=0.22 Ccr: Chỉ số nén ép lại (chỉ số nở), được xác định từ thí nghiệm Lớp tính lún thứ 1: Cr=0.043 Lớp tính lún thứ 2: Cr=0.028 Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 26 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Hình 12: Đường cong nén cố kết điển hình đối với đất nền quá cố kết-Quan hệ biến dạng thẳng đứng với ứng suất thẳng đứng hữu hiệu EPRI (1983)  Lớp đất thứ 1:  13,93    227 341,... =min(3627.68; 669.67) = 669.67 kN Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 12 Thiết kế môn học Nền và Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật 4 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc 4.1 Xác định số lượng cọc N n= Ptt Trong đó: N: Tải trọng thẳng đứng ở TTGHCĐ (kN), N=11447.72 kN Ptt: Sức kháng dọc trục của cọc đơn (kN), Ptt= 669.67 kN Thay số: n = 11447.72 = 17.09 Chọn n = 28 cọc 669.67 4.2 Bố trí cọc trong móng 4.2.1 Bố trí cọc ... ma sát cọc Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật PHẦN II THIẾT KẾ KĨ THUẬT Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa... kiểm toán Hình Biểu đồ nội lực cọc Fb-pier 5.1.2 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 17 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Công thức kiểm toán sức... kN.m 1182 2068.5 Nguyễn Văn Ngân Cầu - Đường Pháp k47 15 Thiết kế môn học Nền Móng Bộ môn Địa – kỹ thuật Kiểm toán theo trạng thái giới hạn cường độ I 5.1 Kiểm toán sức kháng dọc trục cọc đơn 5.1.1